基于應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的三維設(shè)計(jì)教學(xué)方法研究

丁淑輝　李學(xué)藝　王海霞

摘要：通過(guò)分析當(dāng)前三維教學(xué)現(xiàn)狀，提出了基于應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的三維設(shè)計(jì)教學(xué)方法，以三維設(shè)計(jì)課程為平臺(tái)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新意識(shí)。通過(guò)完善教學(xué)計(jì)劃、增加實(shí)踐環(huán)節(jié)、改革考核方式以及指導(dǎo)學(xué)生科技活動(dòng)，進(jìn)一步提高學(xué)生創(chuàng)新能力。實(shí)踐證明，新的教學(xué)方法能顯著提高學(xué)生科技創(chuàng)新能力，達(dá)到預(yù)定教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型創(chuàng)新人才；三維教學(xué)方法；科技創(chuàng)新；課程考核

中圖分類號(hào)：G424.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）33-0259-02

根據(jù)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》、《山東省高等教育內(nèi)涵提升計(jì)劃（2011-2015年）》、《關(guān)于山東省高等教育名校建設(shè)工程實(shí)施意見》等文件精神，我校作為山東省應(yīng)用基礎(chǔ)型人才培養(yǎng)特色名校建設(shè)單位，以高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才[1]培養(yǎng)為目標(biāo)，強(qiáng)化內(nèi)涵和特色發(fā)展。作為機(jī)械類相關(guān)專業(yè)開設(shè)的重要實(shí)踐課程，《數(shù)字化設(shè)計(jì)》課程擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)學(xué)生三維設(shè)計(jì)理論與三維設(shè)計(jì)軟件使用方法的任務(wù)。作為表達(dá)設(shè)計(jì)結(jié)果和創(chuàng)新成果的重要工具，三維設(shè)計(jì)理論與方法掌握的好壞，對(duì)于學(xué)生在校期間的課程設(shè)計(jì)或課外設(shè)計(jì)以及畢業(yè)后的設(shè)計(jì)工作都有著重要的影響。因此，基于應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)，強(qiáng)化三維設(shè)計(jì)教學(xué)方法改革，對(duì)于實(shí)現(xiàn)我校應(yīng)用基礎(chǔ)型人才培養(yǎng)的特色名校建設(shè)目標(biāo)有著重要意義。

一、三維設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀

三維設(shè)計(jì)課程屬于計(jì)算機(jī)類課程，其主要教學(xué)目標(biāo)是講述三維建模理論，并教會(huì)學(xué)生如何使用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品或裝備的三維建模，建模方法與建模過(guò)程的講述是教師上課的主要內(nèi)容。同時(shí)，本課程又是機(jī)械類課程，其教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生使用軟件完成機(jī)械產(chǎn)品或裝備的設(shè)計(jì)，得到最終設(shè)計(jì)結(jié)果。因此，三維設(shè)計(jì)課程兼具計(jì)算機(jī)操作類基礎(chǔ)課和機(jī)械類專業(yè)課的特點(diǎn)，其操作過(guò)程雖然是固定的步驟式的，但卻也是實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)課程。

現(xiàn)今多數(shù)院校在開設(shè)此課程時(shí)，并沒(méi)有按照課程特點(diǎn)對(duì)該課程教學(xué)方法進(jìn)行深入研究，只是簡(jiǎn)單的將其作為一門計(jì)算機(jī)類課程講述，按照操作步驟講解、例題練習(xí)、復(fù)習(xí)考試等常規(guī)軟件課程講解方法進(jìn)行，很少體現(xiàn)機(jī)械類專業(yè)課程的特點(diǎn)，而且其學(xué)時(shí)一般較少，僅能完成基本功能講解與練習(xí)，難以進(jìn)行系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)訓(xùn)練，不能體現(xiàn)作為實(shí)踐性強(qiáng)的設(shè)計(jì)型課程的特色。

二、以三維設(shè)計(jì)課程為平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)

應(yīng)用型創(chuàng)新人才除了具有應(yīng)用型人才所具有的一線崗位生產(chǎn)、管理與服務(wù)的能力外，還是能夠完成各崗位各種創(chuàng)新活動(dòng)的中層次創(chuàng)新人才，其主要職能是從事中小型項(xiàng)目與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研發(fā)、中小型企業(yè)設(shè)備與工藝的設(shè)計(jì)與改造、中層基層單位管理與決策創(chuàng)新等[2]。我國(guó)科技人力資源總數(shù)居全球第一，但技術(shù)創(chuàng)新的效果卻并不顯著[3]，說(shuō)明我們?cè)谌瞬排囵B(yǎng)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)[4，5]。

對(duì)于機(jī)械行業(yè)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，除常規(guī)的設(shè)計(jì)方法、生產(chǎn)設(shè)備與工藝以及管理知識(shí)的學(xué)習(xí)外，還應(yīng)重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新思維。三維設(shè)計(jì)課程以軟件操作的講述為主要內(nèi)容，同時(shí)也給學(xué)生提供了一個(gè)表現(xiàn)創(chuàng)意的平臺(tái)，需要引導(dǎo)學(xué)生在這個(gè)設(shè)計(jì)平臺(tái)上展現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，以三維數(shù)字化模型為載體，啟發(fā)學(xué)生在掌握傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上拓展創(chuàng)新思維。

以三維設(shè)計(jì)課程為平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，教師的任務(wù)就是通過(guò)給學(xué)生提供一個(gè)平臺(tái)，讓學(xué)生能夠自由表達(dá)自己的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想。通過(guò)教師的引導(dǎo)，有意識(shí)地讓學(xué)生表達(dá)自己的創(chuàng)意思想。在創(chuàng)意表達(dá)需求的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生自然會(huì)提高學(xué)習(xí)三維設(shè)計(jì)軟件的興趣，有利于課程教學(xué)。三維設(shè)計(jì)軟件教學(xué)和創(chuàng)新思維訓(xùn)練相互補(bǔ)充、相互增強(qiáng)，起到相得益彰的效果。

三、基于應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的三維教學(xué)方法和措施

創(chuàng)新[6]是社會(huì)進(jìn)步的核心動(dòng)力和源泉，三維模型是機(jī)械相關(guān)專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新成果的主要載體，三維設(shè)計(jì)軟件便成為表達(dá)創(chuàng)新思想最直接、最主要的工具。如何在三維軟件的教學(xué)過(guò)程中更好地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、提高學(xué)生創(chuàng)新能力，本文提出以下方法和措施。

（一）合理安排專業(yè)教學(xué)計(jì)劃，做好課程定位

在大學(xué)機(jī)械專業(yè)課程設(shè)置中，何時(shí)開設(shè)三維設(shè)計(jì)課程非常關(guān)鍵。若開設(shè)過(guò)早，學(xué)生尚無(wú)相關(guān)專業(yè)知識(shí)，不易引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)；若開設(shè)過(guò)晚，則不利于學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)的開展。我校機(jī)設(shè)、機(jī)電以及材料成型等專業(yè)的三維設(shè)計(jì)課程均開設(shè)在第5學(xué)期中后段，這時(shí)學(xué)生已完成《機(jī)械制圖》、《工程材料與熱處理》、《幾何量公差與測(cè)量》等相關(guān)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，也完成了《金工實(shí)習(xí)》等實(shí)踐課程，《機(jī)械原理》課程正在學(xué)習(xí)中，初步具備了進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的能力。教師在三維設(shè)計(jì)課程授課過(guò)程中，在學(xué)生已掌握的相關(guān)專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)案例，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，引導(dǎo)學(xué)生完成創(chuàng)新設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生多參加科技創(chuàng)新活動(dòng)。

（二）增加產(chǎn)品建模實(shí)踐環(huán)節(jié)，以項(xiàng)目為中心帶動(dòng)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)

在開設(shè)三維設(shè)計(jì)類課程時(shí)，一般本科院校僅設(shè)置兩個(gè)學(xué)分、安排30～40個(gè)學(xué)時(shí)。由于課時(shí)的限制，教師在授課時(shí)一般僅能完成基本內(nèi)容講述以及這些知識(shí)點(diǎn)的簡(jiǎn)單練習(xí)，沒(méi)有時(shí)間對(duì)軟件所有功能進(jìn)行綜合練習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)軟件僅有零散的了解，無(wú)法系統(tǒng)掌握軟件功能。我校在講授該課程時(shí)，采用“實(shí)例引入→知識(shí)點(diǎn)解析與例題講解→實(shí)踐鞏固”的過(guò)程，首先通過(guò)生產(chǎn)中的實(shí)例引出該節(jié)知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生帶著好奇與疑惑傾聽后面的內(nèi)容，然后在知識(shí)點(diǎn)講解基礎(chǔ)上，讓學(xué)生對(duì)照課本逐一練習(xí)基本知識(shí)點(diǎn)，最后針對(duì)某一個(gè)或幾個(gè)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)選擇生產(chǎn)中的復(fù)雜零件進(jìn)行綜合練習(xí)。以實(shí)例作為課程引入，最后以企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品的三維數(shù)字化建模作為練習(xí)鞏固所學(xué)知識(shí)點(diǎn)，以應(yīng)用為目標(biāo)，讓實(shí)踐貫穿整個(gè)課程，便于學(xué)生系統(tǒng)把握整個(gè)軟件功能。

同時(shí)，在我校作為山東省特色名校建設(shè)單位的建設(shè)規(guī)劃中，對(duì)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行了大刀闊斧的修訂。其中，實(shí)踐環(huán)節(jié)添加了1個(gè)學(xué)分的產(chǎn)品建模與仿真課程。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，教師首先綜合概述前期課程中講述的三維建模知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生從整體上進(jìn)一步把握軟件功能；然后補(bǔ)充一些課程未涉及到的知識(shí)點(diǎn)，如高級(jí)建模方法、模型仿真方法等內(nèi)容；最后結(jié)合學(xué)生所學(xué)專業(yè)布置設(shè)計(jì)課題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)課程所學(xué)以及已經(jīng)具備的專業(yè)知識(shí)完成設(shè)計(jì)，通過(guò)綜合性強(qiáng)的項(xiàng)目為中心帶動(dòng)三維建模知識(shí)的學(xué)習(xí)與掌握，并借此增強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力。

（三）轉(zhuǎn)變課程考核方法，多種考核方式并用

對(duì)于三維設(shè)計(jì)軟件課程的考核，由于計(jì)算機(jī)等硬件條件以及考核題目、考核過(guò)程的限制，多數(shù)高校繼續(xù)沿用了其他理論課閉卷筆試的方法來(lái)完成。因設(shè)計(jì)軟件的理論性不強(qiáng)且建模過(guò)程中操作隨機(jī)性較大，采用筆試的方法完成課程考核，不易反映學(xué)生對(duì)課程的掌握程度，甚至還會(huì)誤導(dǎo)學(xué)生偏離課程學(xué)習(xí)方向，為考試而學(xué)習(xí)。也有少數(shù)院校對(duì)于人數(shù)較少的班級(jí)能夠采用固定題目軟件上機(jī)考核的方法，但其操作局限性大，不便于當(dāng)前多數(shù)高校學(xué)生數(shù)量較多的情況。

采用多種考核方式并用的方法，就是采用機(jī)考與筆試相結(jié)合的方法。對(duì)于理論性強(qiáng)的要點(diǎn)，或是操作過(guò)程中的關(guān)鍵步驟，采用筆試考核；一般操作性的步驟采用機(jī)考完成。對(duì)于機(jī)考內(nèi)容，要建立全面而且豐富的考核題庫(kù)，考前由計(jì)算機(jī)軟件隨機(jī)生成每個(gè)學(xué)生的考試內(nèi)容。使用這種方法可以分期分批完成學(xué)生上機(jī)考核，成績(jī)公平公正且考核過(guò)程不受人數(shù)及計(jì)算機(jī)硬件條件限制。

（四）與學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)結(jié)合，重點(diǎn)培養(yǎng)突出人才

課程結(jié)束不代表學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)的完成，后期要結(jié)合學(xué)生的各類創(chuàng)新競(jìng)賽活動(dòng)，選拔并進(jìn)一步重點(diǎn)培養(yǎng)一批突出的創(chuàng)新人才。課程教學(xué)已經(jīng)使學(xué)生具備了初步的產(chǎn)品或裝備的建模能力，對(duì)于表現(xiàn)突出的學(xué)生，要進(jìn)一步引導(dǎo)他們參加行業(yè)內(nèi)的各類創(chuàng)新競(jìng)賽活動(dòng)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際完成復(fù)雜產(chǎn)品建模，進(jìn)一步提高其創(chuàng)新能力。

我校多年來(lái)一直支持學(xué)生參加各類學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)，如山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、山東省大學(xué)生機(jī)器人大賽等。通過(guò)活動(dòng)過(guò)程中學(xué)生的設(shè)計(jì)參與，進(jìn)一步提高了其建模能力，并培養(yǎng)了學(xué)生初步的科技創(chuàng)新能力。

四、結(jié)論

以應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo)，改進(jìn)三維設(shè)計(jì)教學(xué)方法，對(duì)提高學(xué)生創(chuàng)新能力有著重大意義。以三維設(shè)計(jì)課程為平臺(tái)，結(jié)合學(xué)生已經(jīng)掌握的專業(yè)知識(shí)，以數(shù)字化模型為載體，通過(guò)表達(dá)學(xué)生創(chuàng)意，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。通過(guò)各種新型措施的實(shí)施，近年來(lái)我校學(xué)生多次在全國(guó)三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品大賽等比賽中獲得好成績(jī)，這些優(yōu)異成績(jī)的取得，證明了我校三維設(shè)計(jì)教學(xué)方法改革，對(duì)達(dá)到應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)起到了積極的推動(dòng)作用。

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